Oamenii de știință testează deja dispozitive unice care deschid perspective imense pentru oameni.
- Cibermedicina este introducerea diferitelor dispozitive în corpul uman care ajută la corectarea dizabilităților fizice, la combaterea bolilor grave și a consecințelor acestora, într-un cuvânt, la prelungirea unei vieți normale, complete cât mai mult posibil, - explică șeful laboratorului Institutului de activitate nervoasă superioară și neurofiziologie al Academiei de Științe din Rusia, doctor în științe biologice, Profesorul Alexander Frolov.
Cel mai important om de știință este angajat în studiul structurii creierului la nivelul neuronilor, dezvoltarea interfețelor creier-computer și utilizarea acestora pentru reabilitarea pacienților după leziuni și boli. În cadrul Conferinței științifice - 2045, care are loc la Moscova, expertul a vorbit despre cele mai recente progrese în domeniul cibermedicinei din Rusia și din alte țări, precum și despre perspectivele interesante care se deschid în fața omenirii.
„VEZI CU CREIERUL”
- În întreaga lume, protezele renale sunt deja utilizate pe scară largă: dispozitivele care înlocuiesc aceste organe pot funcționa în corpul uman până la 40 de ani, - amintește omul de știință. - De la 2 la 7 ani, o inimă artificială este capabilă să susțină viața umană. Protezele pulmonare și hepatice sunt în curs de dezvoltare activă. Cu toate acestea, succesele de aici nu sunt atât de impresionante: principalul organ respirator „trăiește” nu mai mult de 6 luni, iar ficatul funcționează doar 4 zile. Dar acesta este doar începutul.
În același timp, cibermedicina a reușit să facă ceva care încurcă imaginația și pare a fi știință-ficțiune pentru mulți: proteze ale celui mai complex sistem de organe ale vederii.
După cum știți, oamenii orbesc adesea din cauza morții celulelor retiniene - aceasta este coaja ochiului care percepe imaginea și o transformă în impulsuri nervoase. Acestea sunt transmise creierului, decriptate acolo și obținem imaginile vizuale obișnuite ale obiectelor - le vedem. Pentru cei care au pierdut o astfel de oportunitate din cauza rănirii sau a bolii, omul de știință și oftalmolog american William Dobelle din New York a creat un dispozitiv unic.
Video promotional:
„O persoană își pune ochelari în care este plasată o cameră de televiziune mică, iar semnalul optic de la acesta se îndreaptă către un electrocip implantat în cortexul vizual al creierului din spatele capului”, explică Alexander Frolov. - Cipul este format din electrozi, atunci când sunt excitați, apar fulgere de lumină - fosfene (vă puteți imagina dacă apăsați ușor pe un ochi închis). Astfel, imaginea vizuală provenită de la camera TV este convertită într-un anumit set de lumini intermitente. La început, ele par haotice și dezordonate pentru o persoană, dar cu antrenament și utilizare în viața de zi cu zi, creierul începe să recunoască și să se obișnuiască cu faptul că fiecare obiect corespunde unuia sau altui model de flash-uri.
„Au fost efectuate aproximativ 20 de operații, au avut succes, unul dintre pacienți a reușit chiar să conducă o mașină”, spune profesorul Frolov. În 2004, dr. Dobelle, care și-a fondat institutul la New York, a murit, dar colegii săi din Statele Unite și din alte țări continuă să cerceteze, astfel încât nevăzătorii să poată obține imagini mai complete ale lumii din jurul lor.
CUM GÂNDEȘTE PUTEREA CONTROLEAZĂ UN ROBOT
În laboratorul lui Alexander Frolov, a fost efectuat un experiment: o plasă encefalografică este pusă pe capul unei persoane, care citește semnalele electrice ale creierului și le transmite unui computer pentru recunoaștere. Subiectul este așezat în fața ecranului, ținta este setată pe monitor și este sugerat să aduceți cursorul la el … prin puterea gândirii.
„Când ne imaginăm o anumită mișcare, un semnal electric corespunzător apare în creier”, explică profesorul. „Dacă prindeți acest semnal și îl decriptați cu un computer, puteți trimite comanda necesară către un dispozitiv extern și astfel îl puteți controla”.
Un algoritm similar a fost folosit în practică de unul dintre pionierii neurociberneticii, profesorul John Donahue de la Universitatea Brown (SUA). Doi pacienți - o femeie în vârstă de 58 de ani care a fost paralizată acum mai bine de 15 ani și un bărbat în vârstă de 66 de ani care a fost complet imobilizat după un accident vascular cerebral - au avut implantate neurocipuri în cortexul motor. Semnalele din creier mergeau către un computer, procesate și transmise unui manipulator - un robot sub forma unei mâini.
Pacienții trebuiau să-și imagineze că mișcau mâna artificială în direcția corectă. Femeia s-a antrenat timp de 4 zile și, ca urmare, a reușit să ia independent cu mâna ei robotică și să-și aducă un termos de cafea. Omul a reușit să stăpânească proteza mai repede: a reușit în curând să controleze manipulatorul cu puterea gândirii, astfel încât degetele cibernetice să apuce și să strângă mingea de spumă.
„Suntem aproape de a ne întoarce la cei paralizați abilitatea de a efectua acțiuni de rutină pe care miliarde de oameni le efectuează în viața obișnuită, fără să ne gândim cum funcționează”, a spus dr. Donahue într-un interviu. Oamenii de știință lucrează acum la crearea unui braț artificial cu un control mai rapid și mai flexibil.
PROTEZA SE POT „SIMTE”
„Protezele cibernetice se dezvoltă în întreaga lume pentru cei cărora le sunt amputate brațele sau picioarele”, continuă Alexander Frolov. Unul dintre cele mai izbitoare exemple este alergătorul sud-african Oscar Pistorius. Cu proteze în locul ambelor picioare, a câștigat multe Jocuri Paralimpice și chiar a concurat cu succes cu sportivi sănătoși.
Mai mult, timp de câțiva ani, lui Pistorius i s-a interzis să participe la curse obișnuite sub pretextul că protezele unice oferă avantaje față de picioarele umane. Dar apoi interdicția a fost ridicată (acum Pistorius este acuzat de uciderea iubitei sale, fotomodel, este judecat).
Anul trecut, celebrul „om cyborg” Nigel Ekland a venit în Rusia. La o conferință de presă, el le-a arătat reporterilor cât de abil manipulează o proteză bionică, înlocuind un braț drept amputat de la cot. Nigel se servește pe deplin în viața de zi cu zi: gătește, conduce o mașină, tastează pe computer.
„Tot ce trebuie să fac este să-mi imaginez, să zicem, că ciupesc o minge. Un semnal din creier intră în mușchiul butucului, care se contractă și transmite un impuls motorului protezei. Apoi, ciberneticii se îndoaie și pot să iau ceva”, explică Ekland.
Acum oamenii de știință intră în etapa următoare: crearea unui sistem care va transmite semnale nu numai din creier către un dispozitiv extern, ci și în direcția opusă. Adică, printr-un computer, creierul va fi capabil să recunoască proprietățile obiectelor pe care le atinge proteza. De fapt, o persoană va învăța să-și „simtă” mâna artificială!
„Pentru a face acest lucru, va fi necesar să dotați sistemul cu receptori care vor prelua schimbări în configurația unui obiect, vor primi semnale tactile - toate acestea vor permite transmiterea unui sentiment de senzație către creier”, Aleksandr Frolov face o imagine uluitoare.
Drept urmare, gestionarea protezelor va fi cât mai aproape de acțiunea deplină a mâinilor și picioarelor umane. Roboții foarte sensibili pot fi folosiți pentru cele mai complexe operații în medicină, cercetare și dezvoltare și în alte domenii ale vieții noastre.
BRAIN + COMPUTER PENTRU RECUPERAREA DUPĂ CURS
Numărul pacienților cu hemoragii cerebrale este în creștere atât în țara noastră, cât și în întreaga lume. Una dintre cele mai grave consecințe ale unui accident vascular cerebral este paralizia, care apare din cauza deteriorării zonei motorii a creierului. În aceste cazuri, medicina cibernetică poate ajuta la reabilitare. Acesta este proiectul la care lucrează în prezent echipa profesorului Frolov sub auspiciile Ministerului Sănătății cu cofinanțare de la Fundația Rusă pentru Cercetare de Bază (RFBR).
„S-a dovedit că atunci când o persoană își imaginează mișcările brațelor sau picioarelor, aceleași părți ale creierului sunt activate ca în mișcările reale”, spune Alexander Alekseevich. În timpul antrenamentului, pacienții sunt puși pe capace encefalografice care citesc semnale ale creierului, iar părțile corpului care trebuie „agitate” sunt introduse într-un exoschelet, un dispozitiv conectat la un computer și care repetă conturul corpului.
Persoanei i se cere să-și imagineze, să zicem, desfacerea brațului - pentru că după un accident vascular cerebral, mâinile sunt adesea comprimate și nu pot fi extinse singure (aceasta se numește spasticitate). Prin intermediul unui computer, un semnal din creier este transmis către exoscheletul purtat pe mână, iar dispozitivul descuie mâna. „Importanța acestei proceduri este că atunci când o mișcare imaginară coincide cu realitatea, chiar dacă este realizată cu ajutorul unui dispozitiv extern, au loc schimbări plastice unice în creier - procese care restabilesc funcția motorie”, explică profesorul Frolov.
Până în prezent, aceasta este o tehnologie experimentală care implică 20 de pacienți. Se presupune că studiile clinice ale noii metode de reabilitare vor continua încă trei ani. Dacă eficacitatea lor este confirmată la majoritatea pacienților, atunci tehnologia cibernetică poate fi introdusă în standardele oficiale rusești de reabilitare a accidentului vascular cerebral.
